现场总线给自动化技术带来的深刻变革

1、Richard J. Timoney 理查德.蒂莫尼President & CEO主席和总裁Fieldbus Foundation 现场总线基金会Fieldbus Foundation现场总线基金会“Changing the Playing Field”“自动化技术的深刻变革”当前工业业展望最终用户户寻求开开发性的的自动化化结构以以便实现现信息集集成排除封闭闭的自动动化技术术带来的的障碍挖掘工厂厂的潜能能最终用户户盼望得得到真正正的规规模模可变控控制方案案能够集成成现有的的设备能够和现现有的旧旧系统共共存能够保护护以有的的投资新技术和和旧技术术的对比比你会买一一辆1985技术的新新车吗?12M

2、PG,没有安全全气囊,化油器,要不断试试验看到到故障才才能解决决问题，路边的的小维修修店还是买一一辆2007技术的新新车? 混合动力力45MPG,前座和侧侧面气囊囊,电喷,助力, GPS,电脑自动动检测,4S店专业的的维修服服务现场总线线基金会会的技术术是集数数据、通通讯、工工厂资产产和事件件管理的的一体化化的自动动化结构构。它在在实现设设备和控控制系统统互操作作的同时时，将控控制功能能高度分分散到工工厂的各各个层面面。现场总线线基金会会的技术术真正实实现了一一体化的的自动化化结构这是目前前最先进进和灵活活的技术术之一.它不只是是简单的的用数字字信号替替代现场场4-20mA信号.它的技术术不为

3、某某家供应应商所独独有，它它是基于于国际标标准的技技术。在在过程自自动化领领域，它它为用户户提供了了一个通通用的技技术平台台，利用用这个平平台，用用户可以以实现最最佳的业业务运作作和持续续不断地地提高工工厂的效效益现场总线线Ff带来自动动化技术术的深刻刻变革丰富的功功能块模模型统一的数数据格式式时间的同同步控制的精精确性信息的发发布和预预定模式式具有极高高的可用用性采用国际际标准的的控制网网络可靠的网网络管理理功能现场总线线基金会会的技术术涵盖了了ARC定义的协协作式过过程自动动化系统统的各个个关键方方面.现场总线线Ff带来自动动化技术术的深刻刻变革现场总线线基金会会的技术术采用功功能块的的结

4、构，这使得得在现场场的控制制变成可可能。在在现场的的控制可可以提高高控制回回路的完完整性和和可靠性性。现场总线线基金会会的网络络管理功功能和链链路活动动管理器器的技术术可以确确保网络络的连续续运行。冗余的的技术从从上到下下都可以以实现。现场总线线基金会会的安全全仪表系系统(SIS)的概念将将给仪表表安全系系统和特特殊控制制系统带带来革命命性的变变革。根据NIST (美国国家家标准和和技术委委员会)的统计,由于由于于控制系系统的失失灵和操操作人员员对控制制危机状状况的解解决不力力而对美美国经济济造成的的损失，每年高高达200亿美元。现场总线线Ff带来自动动化技术术的深刻刻变革现场总线线基金会会已

5、经发发布的技技术规范范H1现场总线线(31.25KBIT/S)网络管理理数据链接接服务数据链接接协议现场总线线信息规规范现场总线线访问子子层系统管理理规范功能块功能块部部分1 功能块模模型功能块部部分2基本功能能块功能块部部分3 高级功能能块功能块部部分4 多输入、输出功功能块功能块部部分5 柔性功能能块系统结构构系统结构构高速以太太现场网网总线(100 MBIT/S)以太网形形态现场设备备访问系统管理理冗余网络管理理规范设备描述述设备功能能文档设备描述述语言(DDL)工具公共下载载工具SIS 功能块SIS 应用模型SIS 现场总线 (31.25 KBIT/S)SIS 协议SIS系统结构SIS

6、 系统结构概述安全仪表系统（SIS） 要求安全要求规范现场总线线安全仪仪表系统统（SIS）的测试试推动现场场总线SIS关键产品品的开发发编写最佳佳实践和和使用指指南量化分析析使用现现场总线线SIS的成本节节约资本收益益硬件更少少,用电更少少,占地更小小,调试更快快运行收益益先进的诊诊断、缩缩短测试试间隔、改善资资产管理理测试地点点BP德国盖尔尔森基兴兴Chevron 加拿大里里齐蒙得得沙特阿美美Aramco沙特阿拉拉拍达兰兰壳牌Shell阿姆斯特特丹SIS 阀门BIFFIEmersonMetsoTopWorxWestlock/TycoSIS逻辑处理器EmersonHIMAHoneywellIn

7、vensys - TriconexYokogawaSIS 变送器ABBE+HEmersonMagnetrolMooreSmarYokogawa其它技术现场总线诊断MooreMTLP+FSoftingSIS 顾问RisknowlogyTV现场总线线安全仪仪表系统统（SIS） 测试试时间表表2006全体小组组成员开开工会由阿姆斯斯特丹壳壳牌全球球方案主主持4月全体小组组成员会会议由阿姆斯斯特丹壳壳牌全球球方案主主持9月SIS管理小组组网络会会议11月2007SIS管理小组组网络会会议1月SIS管理小组组网络会会议2月SIS管理小组组网络会会议3月SIS管理小组组网络会会议4月全体小组组成员会会议由

8、在意大大利Lenno的ABB仪表公司司主持5月SIS测试设备备送交最最终用户户测试点点4季度2008在阿姆斯斯特丹进进行演示示并对外外公布5月完成实验验室测评评年中首台经FF认证的SIS设备产生生3季度完成沙特特美和壳壳牌公司司现场测测评12月基本过程程控制先进过程程控制H1+高速以太太网（HSE）功能块批量/离散/混合控制SIS扩大了现现场总线线的应用用领域EDDLBasicFunctionBlocksAnalogInputAnalogOutputBias &GainControl SelectorDiscreteInputDiscreteOutputManualLoaderPDContro

9、lPIDControlRatioControlAdvancedFunctionBlocksAnalogAlarmArithmeticDeadtimeDeviceControlInputSelectorIntegratorLead/LagSetpointRamp GeneratorSignalCharacterizerSplitterTimerFlexibleFunctionBlocks-BasicMultipleInput/Output-8 ChannelI/ODiscreteandAnalogRemoteI/O andData AcquisitionFlexibleFunctionBlock

10、s-Application SpecificBatch/Discrete/HybridControlSequencing Startup/ShutdownVariableSpeedDriveControlGatewaystoOtherProtocolsSupervisoryData AcquisitionAdvancedI/OInterfacingMultivariable Controland OptimizationSIS Function BlocksAnalog InputAnalog ComparatorDiscrete Input Discrete OutputLock安全仪表系统

11、通过与OPC基金会的的结盟，将OPCUA技术集成成到基金金会技术术方案当当中，大大量的自自诊断信信息可以以应用在在许多方方面，比比如：业业务流程程、生产产管理、资产管管理以及及企业上上层的应应用。现场总线线基金会会技术还还提供增增强的跟跟踪、追追溯、验验证以及及对法规规遵循的的能力，为连续续和批量量/混合过程程工业服服务。现场总线线基金会会采用信信息发布布/预定的技技术，实实现企业业的各个个层面商商业智能能的高度度集成。商业智能能化现场总线线Ff带来自动动化技术术的深刻刻变革Ff在诊断方方面有什什么独特特之处呢呢?其它总线线技术可能有类类似的诊诊断技术术，但是是只能通通过要求求获得。如果你你通

12、过缓缓慢的网网络要求求获得工工厂所有有设备的的自诊信信息，网网络的瓶瓶颈问题题就会发发生基金会现现场总线线诊断信息息是在每每次传递递信息时时就自动动发布，而不是是被动查查询得到到。这就就使得预预测维护护（维护护预警信信息）成成为可能能。 实时通讯Email实时通讯 + Email + 地图 + 管理器+ 其它.标准的转转换模块块压力变送送器的最最终标准准转换模模块已经经完成，并且通通过了ITK5.0测试即将公布布最终规规范的模模块温度变送送器将进行规规范的模模块(2007)流量 具有部份份行程测测试功能能的定位位器标准化诊诊断功能能(根据NE107的要求)EDDL合作组织织第一阶段段任务-已完

13、成图形采用EDDL实现静态态Y-t和XY数据的图形显示示图表采用EDDL实现现场场设备实实时数据据的图形形显示更好的用用户界面面采用EDDL来描述屏屏幕版面面更好的数数据存储储-采用EDD能够将数数据安全全地存储储于主机机中EDDL合作组织织 第第一阶段段的任务务第一阶段段的技术术规范是是IEC61804-3第一阶段段的互操操作指南南是IEC61804-4图表图片更好的用用户界面面图形更好的数数据存储储用户应用用OPCUA服务器复杂设备备网络服务务OPCUA客户端组态/维护趋势/历史资产管理理EDDL合作组织织 第第二阶阶段的任任务操作员人人机界面面远程I/O访问多个个模块离线组态态模块化的的

14、设备OPCUA协议OPCUA协议EDD第1步获得数据据第2步用户界面面HSE, ProfiNet协议HSE,ProfiNet协议加强了对对复杂设设备访问问的功能能EDDL合作组织织竞争对手手也加入入进来了了2007年3月6日: FDT组织与ECT达成一致致，共同同致力于于开发统统一的设设备集成成方案。FDT将加入ECT，并成为为ECT组织里具具有投票票权的会会员。前排: HansGeorgKumpfmueller (西门子),RonHelson (HART基金会),FlavioTolfo(FDT组织),MartinZielinski (艾默生),DieterSchaudel(E+H)后排: E

15、dgar Kuester(Profibus基金会),KlausPeterLindner (E+H),Richard Timoney(现场总线线基金会会),ThomasBurke(OPC基金会),AchimLaubenstein(ABB)未出席者者:HartmutWuttig(ABB),HelmutWalraffs(Invensys)目前的状状况独立平台台鲁棒性方便使用用感观一致致+灵活功能不受受限制独特的性性能嵌套式的的通讯结结构+两种技术术意味着着双倍的的投入-未来设备备集合的的框架设备 n图形用户户界面数据&状态模型型先进用户户功能DOM设备 1OPCUA服务器信息模型型OPCUA客户端应

16、应用程序序基本设备备方法DIMDOM:设备运行行模型; DIM:设备整合合模型为什么要要联合起起来?将双方的的优势相相结合成成为一个个标准程序 + 描述独立的平平台鲁棒性方便使用用感观一致致+灵活性功能不受受限制独特的性性能嵌套式的的通讯结结构+一种方案案意味着着投入也也只要一一次+FDI的共同目目标采用OPC-UA客户机/服务器的的技术要不受操操作系统统及平台台之约束束可向后与与现有基基于EDDL及DTM的设备描描述兼容容可应用于于任何现现场设备备通讯技技术可应用于于各种网网络拓朴朴结构目标是将将此开放放规范变变成唯一一的国际际标准时间表及及所有权权将成立技技术小组组以根据据用户的的应用案案

17、例来编编写应用用规范目标是拟拟定一个个规范草草案并在在2008年前完成成初稿ECT对其拥有有所有权权，并将将继续发发展未来来的设备备整合模模型HSE是现场总总线基金金会技术术实现规规模可变变的关键键，这是是因为它它提供了了一种供供多个H1网段连接接的机制制，而且且在H1和HSE之间无需需网关。目前H1具有的所所有功能能，HSE也同样可可以实现现。现场总线线基金会会的系统统不需要要停车，就可进进行扩展展。设备可以以在线增增加，或或进行“热”切切换；现现场总线线基金会会技术支支持在线线软件下下载和升升级。基金会技技术没有有规模的的限制，从最小小的到最最大的过过程自动动化系统统都能适适用。基金会技技

18、术的开开放性，以及它它不依赖赖于特定定的操作作系统或或供应商商平台的的特点， 使它它能够很很容易地地采用新新建立的的标准。开放的、规模可可变的集集成现场总线线Ff带来自动动化技术术的深刻刻变革系统集成成和维护护（SIM）工作组组织HIST支持ITK4.6和5.0(和将来的的版本)对强制属属性和选选项属性性的HIST属性/分类DD技术的互互操作性性和版本本指南增强型DD技术的介介绍包括括:ITK5.0支持新的的DD后缀(增强型测测试)HIST支持新的的DD后缀(增强型测测试)开发HIST改进版的的方案高速以太太网HSE-远传I/O编写使用用案例和和高速以以太网远远传I/O（HSE-RIO）的技术

19、术要求。包括离离散I/O和与低层层网络（如HART,Profibus,Modbus, ASI,DeviceNet等）连接的网网关，它它们通过过功能块块和EDDL进行互操操作。工工作小组组还将完完成使用用案例和和相关应应用要求求。拟定HSE-RI/O的项目计计划获得技术术促进委委员会（TSC）的批准准然后执执行项目目计划在最终用用户工厂厂进行HSE-RI/O设备的互互操作测测试无线概念念的研究究编写有关关功能块块和EDDL在监测、控制和和安全应应用上进进行设备备无线通通讯并实实现互操操作性的的使用案案例和要要求。同同时还将将编写例例如手持持组态和和维护设设备等主主机无线线应用的的使用案案例和要要

20、求。拟定实施施计划，它包括括:寻找可使使无线通通讯技术术的使用用案例和和要求能能够符合合ISASP100和今后的的IEC标准的一一种方案案。这个个方案包包括设备备互操作作和网络络组态。开发和确确认规范范设备互操操作测试试和注册册程序的的发展实现卓越越运营的的自动化化结构现场总线线Ff带来自动动化技术术的深刻刻变革市场份额额是谁带来来自动化化技术的的深刻变变革？最新的市市场调研研ARC分析报告告:在过程工工业现场场总线协协议中基基金会现现场总线线占主导导地位调研显示示现场总总线已成成为主流流技术过程现场场总线市市场在2006年达到了了8.317亿美元调研范围围包括IEC61158标准内所所有的通通讯协议议基金会技技术覆盖盖了2/3的过程现现场总线线市场最新市场场调研ARC分析报告告:现场总线线的主要要优势在在于维护护和运行行方面技术本身身并不省省钱，但但它提高高了设备备管理的的效率大大降低低了运行行成本提高了运运行性能能最新市场场调研ARC分析报告告:巴西,俄罗斯,印度和中中国将是是发展最最快的国国家亚太将成成为现场场总线发发展的引引擎估计年均均增长率率为32%拉美对于于IEC协议的接接受程度度也在迅迅速上升升估计年均均增长